Microstructure et frottement d’un acier à roulement implanté d’ions azote

¹ Ecole Centrale de Lyon, Laboratoire de Metallurgie UA CNRS 447, 36, avenue Guy de Collonge, 69131 Ecully cedex, France.
² Institut de Physique Nucleaire de Lyon, 69622 Villeurbanne, France.

Résumé

L’acier à roulement 100 C6 (1 % C, 1.5% Cr) est implanté d’ions azote (40 keV) sous diverses conditions de fluence et de température.

Les microstructures obtenues sont étudiées par diffraction X sous incidence rasante. Cette analyse permet de mettre en évidence la formation de nitrures de type ε orientées différemment selon la température d’implantation. Cette température joue également un rôle sur le comportement en frottement et usure : les meilleurs résultats sont obtenus avec des traitements effectués entre 100 °C et 150 °C. L’usure se produit essentiellement par oxydation (frottement sec) et la diffraction X permet de différencier les comportements observés lors des essais.

Abstract

Bearing steel 52100 (1 % C, 1,5% Cr) has been implanted with 40 keV nitrogen ions for different fluences (10¹⁷, 2 × 10¹⁷ ions cm^–2) and temperature during implantation (20, 100, 150, 200 °C). Microstructures have been studied by grazing incidence X ray diffraction, ε-type nitrides have been detected. Their orientation depends strongly on the temperature during implantation. This temperature is also important for friction and wear behaviour. The best results are obtained when implantations are achieved between 100 and 150 °C. Wear is essentially oxidative (dry friction) and X ray diffraction allows to analyse the different behaviours observed during friction tests.